Gitterstruktur av 3D-utskrift og tradisjonell industri
1. Gitterstrukturegenskaper og energiabsorpsjonskapasitet
1) En av de viktigste egenskapene til gittermaterialer er energiabsorpsjonskapasiteten, som er preget av evnen til å absorbere eller spre mekanisk energi under kompresjon. Det har blitt bekreftet at de fleste gitterstrukturer, som pyramidegitter, tre-dimensjonale Kagome-gitter, tetraedriske gitter og diamantgitter, kan oppnå svært god energiabsorpsjonsytelse ved å endre geometriske parametere som sideforhold eller enhetscellestørrelse .
2) Designbare sandwichpaneler med gitterstrukturer har også vist seg å ha utmerkede energiabsorberende egenskaper. I tillegg til geometriske parametere, kan energiabsorpsjonsytelsen også justeres av komplekse strukturer som gradientstrukturer, metallskumfylte strukturer, flerlagsstrukturer og forskjellige enhetscellestrukturer, som har vist seg å være mer effektive i energiabsorpsjon enn enkeltgitter strukturer effektive.
3) Metoden for å forbedre de mekaniske egenskapene eller energiabsorpsjonskapasiteten er å modifisere nodalstrukturen som forbinder stiverne. Når det utsettes for kompresjons- eller sjokkbelastninger, oppstår vanligvis spenningskonsentrasjon. Denne metoden er relativt enkel, men den kan forbedre energiabsorpsjonskapasiteten til metallgitterstrukturen
2. Sammenligning av gitterstruktur av tradisjonell prosess og 3D-utskrift
Det finnes flere teknikker for fremstilling av metallgitterstrukturer i konvensjonelle prosesser, inkludert stempling, ekstruderings-bundet trådskjæring, ekspansjonsbrettbretting og investeringsstøping. I tillegg til støping, må disse teknikkene bruke bindings- eller sveiseteknikker for å sette sammen stiverne for å danne gitterstrukturen. Under prosessering er kryss ofte følsomme for defekter, som bobler og mikrosprekker, noe som fører til en svekkelse av de generelle mekaniske egenskapene til gitterstrukturen. For investeringsstøpeteknologi kan ikke elektrolysatorkonfigurasjonen være for komplisert på grunn av begrensningene til selve teknologien.
Gitter har noen unike egenskaper som er svært nyttige når man designer deler eller produkter som er nesten umulige å replikere med tradisjonelle designteknikker. Studier har vist at polykornstrukturer er opptil syv ganger sterkere enn standard gitterobjekter i enkelt, en betydelig styrkeforskjell for omorganisering av visse geometrier som bare 3D-utskrift kan oppnå. Det ble funnet at ingen annen fabrikasjonsmetode kunne produsere disse strukturene.
3. Hvorfor velge 3D-printede gitterstrukturer
1) Reduser materialbruk
Å bruke gitter i et design kan redusere mengden materiale som brukes betraktelig ved å fjerne det meste av materialet i ikke-kritiske områder.
2) Lett
Redusert materialbruk reduserer vekten. I mange applikasjoner er vekten av en del eller sammenstilling vanligvis så lav som mulig. jo mindre materiale som brukes til å lage en del tilsvarer en lavere pris
3) Energiabsorpsjon
Gitterstrukturen har mange egenskaper som er gunstige for å absorbere energi. Ved å variere tettheten til forskjellige regioner, og til og med celletyper, kan designet effektivt absorbere energi i forskjellige retninger. Komplekse gittertyper kan omdirigeres og bedre distribuere energi i flere retninger for å absorbere slagkrefter, samtidig som de drar nytte av de ulike egenskapene til moderne tilsetningsfremstillingsharpikser.
4) Øk overflaten
Noen applikasjoner fokuserer på å maksimere overflatearealet i stedet for mekanisk styrke. For eksempel kan varmeoverføring eller kjemiske reaksjoner være det primære målet. Gitterstrukturer er nyttige her fordi de gir delen flere overflater uten å øke dens totale fotavtrykk.
5) Osseointegrasjon
Dette refererer til en metode for å lage gitterstrukturer i medisinske implantater for å fremme beinvekst. Det resulterende implantatet danner et sterkere bånd med pasientens egen benstruktur.
4. Gitterstrukturtype
Gitter er alle basert på en enhetscelle. Dette er en repeterende enhet som gjentas i flere retninger for å danne en helhet. Gittertyper er delt inn i kategorier basert på egenskapene deres
1) TPMS-gitter
Triple Period Minimum Surface (TPMS) gitter opprettes når en enhetscelle genereres ved hjelp av trigonometriske ligninger
2) Strut gitter
Et gitter av stivere består av sammenkoblede bjelker, koblet sammen i forskjellige mønstre definert av cellene. Pilarer kan kobles sammen med hjørner, kanter og flater på kubeelementer, og ulike kombinasjoner av disse koblingspunktene resulterer i forskjellige typer.
3) Plan gitter
Et plant gitter er den enkleste typen gitter og skapes når en 2D-enhetscelle ekstruderes til 3D. Den vanligste typen plane gitter er bikakestrukturen.
3D-utskriftsgitterstrukturer er den ideelle løsningen på problemet. Den har en nøyaktig konstruert gitterstruktur, praktisk talt ubegrensede matrisematerialer, optimerte egenskaper og kan produseres av mange industrielle-skalateknologier, noe som gjør dem ideelle for bruk i bilindustrien, medisinsk utstyr, sportsutstyr, varmevekslere, viktige forbrukerprodukter applikasjoner.
